CN109647233B - 一种聚乙烯胺/互穿网络结构碳复合材料混合基质膜的制备方法及应用 - Google Patents

一种聚乙烯胺/互穿网络结构碳复合材料混合基质膜的制备方法及应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种聚乙烯胺/互穿网络结构碳复合材料混合基质膜的制备方法及应用。其制备方法包括：羧基化多壁碳纳米管和苯胺在稀盐酸溶液中，在引发剂和超声的作用下制备聚苯胺表面修饰的碳纳米管，命名为聚苯胺@碳纳米管复合材料；将纤维状的聚苯胺@碳纳米管复合材料插层到氧化石墨烯的片层之间，制得聚苯胺@碳纳米管/氧化石墨烯互穿网络结构碳复合材料；将制备的聚苯胺@碳纳米管/氧化石墨烯互穿网络结构碳复合材料和聚乙烯胺在水溶液中超声分散制得均相铸膜液，最后在多孔支撑滤膜表面涂覆成膜。本发明所得混合基质膜在水相中合成，对酸性气体亲和性好。该膜制备工艺绿色环保、具有较高的CO2渗透选择性和良好的稳定性。

Description

一种聚乙烯胺/互穿网络结构碳复合材料混合基质膜的制备 方法及应用
技术领域
本发明涉及一种聚乙烯胺/互穿网络结构碳复合材料混合基质膜的制备方法及应用，属于气体膜分离技术领域。
背景技术
固定载体膜是一种新型CO2分离膜，可以同时具有高的CO2渗透性和选择性。聚乙烯胺由于含有可与CO2发生可逆反应的胺基，是一种常用的固定载体膜材料。以聚乙烯胺为分离层、聚砜膜为支撑层制备的复合膜具有较高的CO2渗透选择性能，然而要实现气体分离膜的大规模应用，仍需进一步提高其渗透选择性能。近几年来，高分子－无机混合基质膜由于兼具高分子和无机膜材料的优点，且具有共混后衍生的优势，逐步成为膜和膜过程领域的前沿。
石墨烯材料是一种具备超薄片层结构、机械和热稳定性良好的碳材料。其来源广泛，有望将其制备成膜材料，大规模应用。所制备的膜由于层间距不可控，致使膜的尺寸筛分能力差、选择性不高。小分子在膜内多以物理机制实现分离，气体分子在膜内的溶解－扩散需要协同调控。通过引入一维碳纳米管可以有效地抑制氧化石墨烯片层的堆叠，形成具有三维互穿网络结构膜。此外，在氧化石墨烯片层间插入适量的聚苯胺修饰的碳纳米管不仅可以有效扩大氧化石墨烯的层间距，而且还可以提供氨基载体来促进CO2的传递，同时，碳纳米管和聚苯胺的结合可以提高聚苯胺的利用率。
发明内容
本发明旨在提供一种聚乙烯胺/互穿网络结构碳复合材料混合基质膜的制备方法及应用，其制备方法简单易操作，绿色环保，所制备得到的混合基质膜可以用于分离CO2/N2混合气体，且具有良好的分离效果。
本发明中，将聚苯胺@碳纳米管/氧化石墨烯互穿网络结构碳复合材料引入聚乙烯胺基质中，一方面作为无机填料扰乱高分子链段堆积，增加聚合物膜的自由体积，从而增加聚合物膜的渗透速率，另一方面可以作为与CO2反应的载体，显著增加渗透性与选择性。
本发明提供了一种聚乙烯胺/互穿网络结构碳复合材料混合基质膜的制备方法，膜的主要成分为聚苯胺@碳纳米管/氧化石墨烯互穿网络结构碳复合材料和聚乙烯胺高分子材料，首先在稀盐酸溶液中，将羧基化多壁碳纳米管和苯胺在引发剂和超声的作用下制备聚苯胺修饰的碳纳米管，命名为聚苯胺@碳纳米管复合材料；然后将聚苯胺/碳纳米管复合材料插层到氧化石墨烯的片层之间，制得聚苯胺@碳纳米管/氧化石墨烯互穿网络结构碳复合材料；将制备的聚苯胺@碳纳米管/氧化石墨烯互穿网络结构碳复合材料和聚乙烯胺在水溶液中超声分散制得均相铸膜液，最后通过涂覆法在多孔支撑滤膜表面涂覆成膜，制得聚乙烯胺/互穿网络结构碳复合材料混合基质膜。
上述的聚乙烯胺/互穿网络结构碳复合材料混合基质膜的制备方法，具体包括以下步骤：
步骤一、取截留分子量为5000-50000微孔滤膜作为支撑膜，在20-30 °C、1-5 %的表面活性剂水溶液中浸泡24-72 h，清洗干燥后待用，命名为产物A；
步骤二、制备聚苯胺@碳纳米管复合材料：
将苯胺和羧基化多壁碳纳米管加入到1-3mol/L的稀盐酸溶液中，超声分散0.5-2h，得到溶液B；然后将过硫酸铵溶解在同浓度的稀盐酸溶液中配制成溶液C，混合两种溶液后超声反应2-8 h；反应结束后，产物用水和乙醇清洗至pH为3-5，干燥24-48 h得到聚苯胺@碳纳米管复合材料，命名为产物D；
其中，羧基化多壁碳纳米管和苯胺的质量比为1：（1-20）；过硫酸胺用作苯胺聚合的引发剂，苯胺和过硫酸铵的质量比为1：（0.5-3）；
步骤三、制备聚苯胺@碳纳米管/氧化石墨烯互穿网络结构碳复合材料：
取产物D加入到浓度为0.1-10 mg/mL的氧化石墨烯的水分散液中，超声2-12 h，使聚苯胺表面修饰过的碳纳米管插层到氧化石墨烯的片层之间，得到具有互穿型结构的聚苯胺@碳纳米管/氧化石墨烯分散液，命名为产物E；
其中，产物D和氧化石墨烯的质量比为1：（1-5）；
步骤四、制备聚乙烯胺/互穿网络结构碳复合材料混合基质膜：
将产物E超声1-8 h至均匀分散时，加入到聚乙烯胺水溶液中，继续超声搅拌1-8h，得到聚乙烯胺/互穿网络结构碳复合材料混合基质膜的铸膜液，命名为产物F；将产物F在产物A的表面涂敷成膜，控制涂层的湿厚度为30-300 µm；将湿膜置于人工气候箱内，在20-50 °C、相对湿度40-70 %下干燥12-24 h，得到聚乙烯胺/互穿网络结构碳复合材料混合基质膜；
其中，聚乙烯胺和产物E的质量比为1:(0.0025-0.05)。
上述制备方法中，所述的微孔滤膜是支撑膜，起支撑作用，截留分子量为5000-50000，材质为聚砜、聚醚砜、聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯中的任一种。
上述制备方法中，所述的羧基化多壁碳纳米管是商业购买后直接使用。
上述制备方法中，步骤一中，所使用的表面活性剂为十二烷基磺酸钠、十二烷基硫酸钠、乙二胺中的任一种。
上述制备方法中，步骤二中，超声频率范围20-51 KHz，超声温度应该控制在15-20º C。
本发明提供了一种采用上述方法制备的聚乙烯胺/互穿网络结构碳复合材料混合基质膜。
本发明提供了上述聚乙烯胺/互穿网络结构碳复合材料混合基质膜在分离CO2/N2混合气体中的应用。
所述聚乙烯胺/互穿网络结构碳复合材料混合基质膜用于CO2分离时，将膜固定在膜池中，膜的上游侧进料压力范围为0.1 MPa-2.0 MPa，气体渗透测试温度为20-80 °C，上游侧气体的湿度通过加湿罐调控，有效膜面积为1-12.56 cm2；在膜腔的下游侧采用高纯H2作为吹扫气吹扫，吹扫气流速控制在 10-60 sccm，压力为1 bar，采用气相色谱对下游侧组分进行检测；将聚乙烯胺/互穿网络结构碳复合材料混合基质膜应用于CO2/N2的分离，选择性为56-157，渗透性为115-305 GPU(1GPU=10-6cm3(STP) cm-2 s-1 cmHg-1)。
本发明的有益效果：
本发明的制备过程简便可控，原料易得，条件温和，制得的聚乙烯胺/互穿网络结构碳复合材料分离膜用于CO2/N2气体分离，构建多层传递通道，促进CO2的传递，具有优异的气体分离性能。
具体实施方式
下面通过实施例来进一步说明本发明，但不局限于以下实施例。
对比例1、纯聚乙烯胺膜的制备，步骤是：
室温搅拌下，配制成质量分数为2.5 wt%的聚乙烯胺溶液，搅拌得到铸膜液；将聚砜基膜用纯水反复清洗，再放入0.5 wt%十二烷基磺酸钠的水溶液中浸泡24 h以上，以去除膜表面油污，改善膜的亲水性能，清洗晾干后将聚砜膜固定在平整的玻璃板表面。再将铸膜液通过刀动式可调涂膜装置按照预设的湿涂层厚度均匀的涂敷在聚砜膜表面，最后将制得的聚乙烯胺膜放置于人工气候箱内，在30 °C、相对湿度40 %下干燥24 h，得到纯聚乙烯胺膜。
将上述制得的纯聚乙烯胺膜在25 °C，测试压力为1 bar的湿态条件下，进行CO2和N2混合气（体积比为20:80）的渗透性能测试，CO2渗透速率为115 GPU，CO2/N2分离因子为57。
实施例1、聚乙烯胺/互穿网络结构碳复合材料混合基质膜的制备，步骤如下：
步骤一、取截留分子量为6000聚砜滤膜作为支撑膜，在30 °C、1%的表面活性剂水溶液中浸泡48 h，清洗干燥后待用，命名为产物A；
步骤二、聚苯胺@碳纳米管复合材料的制备：将一定量的苯胺和羧基化多壁碳纳米管加入到1 mol/L的稀盐酸溶液中，超声分散2 h，得到溶液B。然后将一定量过硫酸铵溶解在同浓度的稀盐酸溶液中配置成溶液C，混合两种溶液后超声反应4 h。反应结束后，产物用水和乙醇清洗至pH为3-5，干燥24 h得到聚苯胺@碳纳米管复合材料，命名为产物D；其中，羧基化多壁碳纳米管和苯胺的质量比为1：10；过硫酸胺用于苯胺聚合的引发剂，苯胺和过硫酸铵的质量比为1：1；
步骤三、聚苯胺@碳纳米管/氧化石墨烯互穿网络结构碳复合材料的制备：取一定量的产物D加入到浓度为1 mg/mL的氧化石墨烯水分散液中，超声2 h，得到具有互穿型结构的聚苯胺@碳纳米管/氧化石墨烯分散液，命名为产物E；其中，产物D和氧化石墨烯的质量比为1：1；
步骤四、聚乙烯胺/互穿网络结构碳复合材料混合基质膜的制备：将产物E超声2 h至均匀分散时，加入到一定量的聚乙烯胺水溶液中，继续超声搅拌12 h，得到聚乙烯胺/互穿网络结构碳复合材料混合基质膜的铸膜液，命名为产物F；将产物F在产物A的表面涂敷成膜，控制涂层的湿厚度为50 µm。将湿膜置于人工气候箱内，在30 °C、相对湿度40 %下干燥24 h，得到聚乙烯胺/互穿网络结构碳复合材料混合基质膜。其中聚乙烯胺和产物E的质量比为1:0.0025。
将上述制得的聚乙烯胺/互穿网络结构碳复合材料混合基质膜在室温，测试压力为1 bar的湿态条件下，进行CO2和N2混合气（体积比为20:80）的渗透性能测试，CO2渗透速率为132 GPU，CO2/N2分离因子为75。
实施例2、聚乙烯胺/互穿网络结构碳复合材料混合基质膜的制备，步骤如下：
步骤一、取截留分子量为6000聚砜滤膜作为支撑膜，在30 °C、2 %的表面活性剂水溶液中浸泡48 h，清洗干燥后待用，命名为产物A；
步骤二、聚苯胺@碳纳米管复合材料的制备：将一定量的苯胺和羧基化多壁碳纳米管加入到1 mol/L的稀盐酸溶液中，超声分散2 h，得到溶液B。然后将一定量过硫酸铵溶解在同浓度的稀盐酸溶液中配置成溶液C，混合两种溶液后超声反应4 h。反应结束后，产物用水和乙醇清洗至pH为3-5，干燥24 h得到聚苯胺@碳纳米管复合材料，命名为产物D；其中，羧基化多壁碳纳米管和苯胺的质量比为1：5；过硫酸胺用于苯胺聚合的引发剂，苯胺和过硫酸铵的质量比为1：2；
步骤三、聚苯胺@碳纳米管/氧化石墨烯互穿网络结构碳复合材料的制备：取一定量的产物D加入到浓度为2 mg/mL的氧化石墨烯水分散液中，超声2 h，得到具有互穿型结构的聚苯胺/碳纳米管/氧化石墨烯分散液，命名为产物E；其中，产物D和氧化石墨烯的质量比为1:2；
步骤四、聚乙烯胺/互穿网络结构碳复合材料混合基质膜的制备：将产物E超声2 h至均匀分散时，加入到一定量的聚乙烯胺水溶液中，继续超声搅拌12 h，得到聚乙烯胺混合基质膜的铸膜液，命名为产物F；将产物F在产物A的表面涂敷成膜，控制涂层的湿厚度为50µm。将湿膜置于人工气候箱内，在30 °C、相对湿度40 %下干燥24 h，得到聚乙烯胺/互穿网络结构碳复合材料混合基质膜。其中聚乙烯胺和产物E的质量比为1:0.005。
将上述制得的聚乙烯胺/互穿网络结构碳复合材料混合基质膜在室温，测试压力为1 bar的湿态条件下，进行CO2和N2混合气（体积比为20:80）的渗透性能测试，CO2渗透速率为154 GPU，CO2/N2分离因子为92。
实施例3、聚乙烯胺/互穿网络结构碳复合材料混合基质膜的制备，步骤如下：
步骤一、取截留分子量为6000微孔滤膜作为支撑膜，在30 °C、3 %的表面活性剂水溶液中浸泡48 h，清洗干燥后待用，命名为产物A；
步骤二、聚苯胺@碳纳米管复合材料的制备：将一定量的苯胺和羧基化多壁碳纳米管加入到1 mol/L的稀盐酸溶液中，超声分散2 h，得到溶液B。然后将一定量过硫酸铵溶解在同浓度的稀盐酸溶液中配置成溶液C，混合两种溶液后超声反应4 h。反应结束后，产物用水和乙醇清洗至pH为3-5，干燥24 h得到聚苯胺@碳纳米管复合材料，命名为产物D；其中，羧基化多壁碳纳米管和苯胺的质量比为1：15；过硫酸胺用于苯胺聚合的引发剂，苯胺和过硫酸铵的质量比为1：3；
步骤三、聚苯胺@碳纳米管/氧化石墨烯互穿网络结构碳复合材料的制备：取一定量的产物D加入到浓度为3 mg/mL的氧化石墨烯水分散液中，超声2h，得到具有互穿网络结构的聚苯胺@碳纳米管/氧化石墨烯分散液，命名为产物E；其中，产物D和氧化石墨烯的质量比为1：3；
步骤四、聚乙烯胺/互穿网络结构碳复合材料混合基质膜的制备：将产物E超声2 h至均匀分散时，加入到一定量的聚乙烯胺水溶液中，继续超声搅拌12 h，得到聚乙烯胺/互穿网络结构碳复合材料混合基质膜的铸膜液，命名为产物F；将产物F在产物A的表面涂敷成膜，控制涂层的湿厚度为50 µm。将湿膜置于人工气候箱内，在30 °C、相对湿度40 %下干燥24 h，得到聚乙烯胺/互穿网络结构碳复合材料混合基质膜。其中聚乙烯胺和产物E的质量比为1:0.0075.
将上述制得的聚乙烯胺/互穿网络结构碳复合材料混合基质膜在室温，测试压力为1 bar的湿态条件下，进行CO2和N2混合气（体积比为20:80）的渗透性能测试，CO2渗透速率为209 GPU，CO2/N2分离因子为120。
实施例4、聚乙烯胺/互穿网络结构碳复合材料混合基质膜的制备，步骤如下：
步骤一、取截留分子量为6000微孔滤膜作为支撑膜，在30 °C、4 %的表面活性剂水溶液中浸泡48 h，清洗干燥后待用，命名为产物A；
步骤二、聚苯胺@碳纳米管复合材料的制备：将一定量的苯胺和羧基化多壁碳纳米管加入到1 mol/L的稀盐酸溶液中，超声分散2 h，得到溶液B。然后将 一定量过硫酸铵溶解在同浓度的稀盐酸溶液中配置成溶液C，混合两种溶液后超声反应4 h。反应结束后，产物用水和乙醇清洗至pH为3-5，干燥24 h得到聚苯胺@碳纳米管复合材料，命名为产物D；其中，羧基化多壁碳纳米管和苯胺的质量比为1：20；过硫酸胺用于苯胺聚合的引发剂，苯胺和过硫酸铵的质量比为1：1.5；
步骤三、聚苯胺@碳纳米管/氧化石墨烯/互穿网络结构碳复合材料的制备：取一定量的产物D加入到浓度为5 mg/mL的氧化石墨烯水分散液中，超声2 h，得到具有互穿网络结构的聚苯胺@碳纳米管/氧化石墨烯分散液，命名为产物E；其中，产物D和氧化石墨烯的质量比为1：4；
步骤四、将产物E超声2 h至均匀分散时，加入到一定量的聚乙烯胺水溶液中，继续超声搅拌2 h，得到聚乙烯胺/互穿网络结构碳复合材料混合基质膜的铸膜液，命名为产物F；将产物F在产物A的表面涂敷成膜，控制涂层的湿厚度为50 µm。将湿膜置于人工气候箱内，在30 °C、相对湿度40 %下干燥24 h，得到聚乙烯胺/互穿网络结构碳复合材料混合基质膜。其中聚乙烯胺和产物E的质量比为1:0.01.
将上述制得的聚乙烯胺/互穿网络结构碳复合材料混合基质膜在室温，测试压力为1 bar的湿态条件下，进行CO2和N2混合气（体积比为20:80）的渗透性能测试，CO2渗透速率为272 GPU，CO2/N2分离因子为157。
实施例5、聚乙烯胺/互穿网络结构碳复合材料混合基质膜的制备，步骤如下：
步骤一、取截留分子量为6000微孔滤膜作为支撑膜，在30 °C、5 %的表面活性剂水溶液中浸泡48 h，清洗干燥后待用，命名为产物A；
步骤二、聚苯胺@碳纳米管复合材料的制备：将一定量的苯胺和羧基化多壁碳纳米管加入到1 mol/L的稀盐酸溶液中，超声分散2 h，得到溶液B。然后将一定量过硫酸铵溶解在同浓度的稀盐酸溶液中配置成溶液C，混合两种溶液后超声反应4 h。反应结束后，产物用水和乙醇清洗至pH为3-5，干燥24 h得到聚苯胺@碳纳米管复合材料，命名为产物D；其中，羧基化多壁碳纳米管和苯胺的质量比为1：10；过硫酸胺用于苯胺聚合的引发剂，苯胺和过硫酸铵的质量比为1：2.5；
步骤三、聚苯胺@碳纳米管/氧化石墨烯互穿网络结构碳复合材料的制备：取一定量的产物D加入到浓度为10 mg/mL的氧化石墨烯水分散液中，超声2 h，得到具有互穿网络结构的聚苯胺@碳纳米管/氧化石墨烯分散液，命名为产物E；其中，产物D和氧化石墨烯的质量比为1：5；
步骤四、聚乙烯胺/互穿网络结构碳复合材料混合基质膜的制备：将产物E超声2 h至均匀分散时，加入到一定量的聚乙烯胺水溶液中，继续超声搅拌2 h，得到聚乙烯胺/互穿网络结构碳复合材料混合基质膜的铸膜液，命名为产物F；将产物F在产物A的表面涂敷成膜，控制涂层的湿厚度为50 µm。将湿膜置于人工气候箱内，在30 °C、相对湿度40 %下干燥24 h，得到聚乙烯胺/互穿网络结构碳复合材料混合基质膜。其中聚乙烯胺和产物E的质量比为1:0.0125.
将上述制得的聚乙烯胺/互穿网络结构碳复合材料混合基质膜在室温，测试压力为1 bar的湿态条件下，进行CO2和N2混合气（体积比为20:80）的渗透性能测试，CO2渗透速率为305 GPU，CO2/N2分离因子为70。
综上，与对比例相比，实施例1~5所得的聚乙烯胺/互穿网络结构碳复合材料混合基质膜，CO2渗透速率和CO2/N2的分离因子均得到了显著提高。其中，在实施例四，CO2/N2分离因子达到157，分离性能提高非常显著。
尽管上面对本发明进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨的情况下，还可以作出很多变形，这些均属于本发明的保护之内。

Claims (9)

1.一种聚乙烯胺/互穿网络结构碳复合材料混合基质膜的制备方法，其特征在于：首先在稀盐酸溶液中，将羧基化多壁碳纳米管和苯胺在引发剂和超声的作用下制备聚苯胺表面修饰的碳纳米管复合材料，命名为聚苯胺@碳纳米管复合材料；然后将聚苯胺@碳纳米管复合材料插层到氧化石墨烯的片层之间，制得聚苯胺@碳纳米管/氧化石墨烯互穿网络结构碳复合材料；将制备的聚苯胺@碳纳米管/氧化石墨烯互穿网络结构碳复合材料和聚乙烯胺在水溶液中超声分散制得均相铸膜液，最后通过涂覆法在多孔支撑滤膜表面涂覆成膜，制得聚乙烯胺/互穿网络结构碳复合材料混合基质膜；
所述的聚乙烯胺/互穿网络结构碳复合材料混合基质膜的制备方法，包括以下步骤：
步骤一、取微孔滤膜作为支撑膜，在20-30 °C、1-5 %的表面活性剂水溶液中浸泡24-72h，清洗干燥后待用，命名为产物A；
步骤二、制备聚苯胺@碳纳米管复合材料：
将苯胺和羧基化多壁碳纳米管加入到1-3mol/L的稀盐酸溶液中，超声分散0.5-2 h，得到溶液B；然后将过硫酸铵溶解在同浓度的稀盐酸溶液中配制成溶液C，混合两种溶液后超声反应2-8 h；反应结束后，产物用水和乙醇清洗至pH为3-5，干燥24-48 h得到聚苯胺@碳纳米管复合材料，命名为产物D；
步骤三、制备聚苯胺@碳纳米管/氧化石墨烯互穿网络结构碳复合材料：
取产物D加入到浓度为0.1-10 mg/mL的氧化石墨烯的水分散液中，超声2-12 h，使聚苯胺表面修饰过的碳纳米管插层到氧化石墨烯的片层之间，得到具有互穿型结构的聚苯胺@碳纳米管/氧化石墨烯分散液，命名为产物E；
步骤四、制备聚乙烯胺/互穿网络结构碳复合材料混合基质膜：
将产物E超声1-8 h至均匀分散时，加入到聚乙烯胺水溶液中，继续超声搅拌1-8 h，得到聚乙烯胺/互穿网络结构碳复合材料混合基质膜的铸膜液，命名为产物F；将产物F在产物A的表面涂敷成膜，控制涂层的湿厚度为30-300 µm；将湿膜置于人工气候箱内，在20-50 °C、相对湿度40-70 %下干燥12-24 h，得到聚乙烯胺/互穿网络结构碳复合材料混合基质膜。
2.根据权利要求1所述的聚乙烯胺/互穿网络结构碳复合材料混合基质膜的制备方法，其特征在于：步骤一中，所述的微孔滤膜是支撑膜，起支撑作用，截留分子量为5000-50000，材质为聚砜、聚醚砜、聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯中的任一种；所使用的表面活性剂为十二烷基磺酸钠、十二烷基硫酸钠、乙二胺中的任一种。
3.根据权利要求1所述的聚乙烯胺/互穿网络结构碳复合材料混合基质膜的制备方法，其特征在于：所述的羧基化多壁碳纳米管是商业购买后直接使用。
4.根据权利要求1所述的聚乙烯胺/互穿网络结构碳复合材料混合基质膜的制备方法，其特征在于：步骤二中，羧基化多壁碳纳米管和苯胺的质量比为1：（1-20）；苯胺和过硫酸铵的质量比为1：（0.5-3）。
5.根据权利要求1所述的聚乙烯胺/互穿网络结构碳复合材料混合基质膜的制备方法，其特征在于：步骤二中，超声频率范围20-51 KHz，超声温度控制在15-20 ºC。
6.根据权利要求1所述的聚乙烯胺/互穿网络结构碳复合材料混合基质膜的制备方法，其特征在于：步骤三中，产物D和氧化石墨烯的质量比为1：（1-5）。
7.根据权利要求1所述的聚乙烯胺/互穿网络结构碳复合材料混合基质膜的制备方法，其特征在于：步骤四中，聚乙烯胺和产物E的质量比为1:(0.0025-0.05)。
8.一种采用权利要求1~7任一项所述的方法制备的聚乙烯胺/互穿网络结构碳复合材料混合基质膜。
9.一种权利要求8所述的聚乙烯胺/互穿网络结构碳复合材料混合基质膜在分离CO2/N2混合气体中的应用，其特征在于：所述聚乙烯胺混合基质膜用于CO2分离时，将膜固定在膜池中，膜的上游侧进料压力范围为0.1 MPa-2.0 MPa，气体渗透测试温度为20-80 °C，上游侧气体的湿度通过加湿罐调控，有效膜面积为1-12.56 cm2；在膜腔的下游侧采用高纯H2作为吹扫气吹扫，吹扫气流速控制在 10-60 sccm，压力为1 bar，采用气相色谱对下游侧组分进行检测；将聚乙烯胺混合基质膜应用于CO2/N2的分离，选择性为56-157，渗透性为115-305GPU，其中1GPU=10-6 cm3(STP) cm-2 s-1 cmHg-1。
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